強摂動環境を積極的に利用した探査工学―アストロダイナミクスへの学際的アプローチ

• 研究課題/領域番号: 26289325
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 津田 雄一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50370101)
• 研究分担者: 佐伯 孝尚 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (10415903)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 誘導 / 航法 / 制御

研究成果の概要

小惑星や彗星等の小天体まわりの軌道は，太陽光圧・重力ポテンシャル・太陽潮汐力等の強い摂動を受けるため，強摂動軌道は小天体探査を計画する際に欠かせない工学課題である．本研究は，深宇宙探査で世界的な成果を上げたはやぶさ・IKAROSの運用データを用い，摂動を積極的に利用する軌道設計・誘導・航法手法の体系的な案出・解析を行った．代表的な成果として①摂動を介した姿勢と軌道の相互作用を利用した新姿勢制御法，②能動加速を1回許容することで格段に運用性・安定性のよくなる小天体周回軌道設計法，③小天体相対画像航法のためのデータベースの開発等について，近い将来実ミッションに適用可能なレベルで実現する目処を得た．

研究成果

• [雑誌論文] Orbit-attitude coupled motion around small bodies: Sun-synchronous orbits with Sun-tracking attitude motion (2017)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, Shota, Howell, Kathleen C., Tsuda, Yuichi, Kawaguchi, Junichiro
  • 雑誌名: Acta Astronautica 巻: 140 ページ: 34-48
  • DOI: 10.1016/j.actaastro.2017.07.043
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Solar Radiation Pressure-Assisted Fuel-Free Sun Tracking and Its Application to Hayabusa2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, Yuichi, Ono, Go, Saiki, Takanao, Mimasu, Yuya, Ogawa, Naoko, Terui, Fuyuto
  • 雑誌名: Journal of Spacecraft and Rockets 巻: 54(6) 号: 6 ページ: 1284-1293
  • DOI: 10.2514/1.a33799
  • 査読あり
• [雑誌論文] FEM-based High-fidelity Solar Radiation Pressure Analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, Jun, Ono, Go, Chujo, Toshihiro, Akatsuka, Kosuke, Tsuda, Yuichi
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES 巻: 60 号: 5 ページ: 276-283
  • DOI: 10.2322/tjsass.60.276
  • NAID: 130006059283
  • ISSN: 0549-3811, 2189-4205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Delta-V Assisted Periodic Orbits around Small Bodies (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kikuchi, Y. Tsuda, and J. Kawaguchi
  • 雑誌名: Journal of Guidance, Control, and Dynamics 巻: 40 号: 1 ページ: 150-163
  • DOI: 10.2514/1.g000696
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stabilization Strategy of Delta-V Assisted Periodic Orbits around Asteroids Based on an Augmented Monodromy Matrix (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kikuchi, Y. Tsuda, and J. Kawaguchi
  • 雑誌名: Trans. JSASS Aerospace Tech. Japan 巻: 14
  • NAID: 130005420808
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Delta-V Assisted Periodic Orbits around Small Bodies (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kikuchi, Y. Tsuda, and J. Kawaguchi
  • 雑誌名: Journal of Guidance, Control, and Dynamics 巻: 40 ページ: 150-163
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generalized Attitude Model for Momentum-Biased Solar Sail Spacecraft (2016)
  • 著者名/発表者名: Ono, G., Tsuda, Y., Akatsuka, K., Saiki, T., Mimasu, Y., Ogawa, N., Terui, F.
  • 雑誌名: Journal of Guidance, Control and Dynamics 巻: N/A 号: 7 ページ: 1-10
  • DOI: 10.2514/1.g001750
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Families of periodic orbits in Hill’s problem with solar radiation pressure: application to Hayabusa 2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Giancotti, M., Campagnola, S., Tsuda, Y., Kawaguchi, J.
  • 雑誌名: Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy 巻: Vol.１２０，Issue 3 号: 3 ページ: 269-286
  • DOI: 10.1007/s10569-014-9564-5
  • 査読あり
• [学会発表] Generalized Attitude Dynamics Model for Angular Momentum Stabilized Sail (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, Y., Ono, G.
  • 学会等名: 4th International Solar Sail Symposium
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2017-01-17
  • 国際学会
• [学会発表] Assessing the Hazard Posed by Ryugu Ejecta Dynamics on Hayabusa2 Spacecraft (2017)
  • 著者名/発表者名: Stefania Soldini, Yuichi Tsuda
  • 学会等名: Joint Conference: 31th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)/26th International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Orbit-Attitude Coupled Dynamics of Solar Sail Spacecraft around Small Bodies (2017)
  • 著者名/発表者名: Shota Kikuchi, Yuichi Tsuda, Jun’Ichiro Kawaguchi
  • 学会等名: Joint Conference: 31th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)/26th International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Family of Quasi-Stable Orbit around Asteroids in Strongly Perturbed Environment (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Oki, Yuichi Tsuda, Jun’Ichiro Kawaguchi
  • 学会等名: Joint Conference: 31th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)/26th International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Range Measurement based Localization between Mothership and Lander Considering Asteroid Shape Using Particle Filter (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Ishida, Yuichi Tsuda
  • 学会等名: Joint Conference: 31th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)/26th International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Stochastic Event-Robust Deoptimization Technique for Low Thrust Trajectory Design (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Tsuda
  • 学会等名: 2017 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Stability Analysis of Coupled Orbit-Attitude Dynamics around Asteroids Using Finite-Time Lyapunov Exponents (2017)
  • 著者名/発表者名: Shota Kikuchi, Yuichi Tsuda, Jun'ichiro Kawaguchi
  • 学会等名: 2017 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Stability Analysis of Generalized Sail Dynamics Model (2017)
  • 著者名/発表者名: Go Ono, Shota Kikuchi, Yuichi Tsuda
  • 学会等名: 2017 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Extension of Stable Terminator Orbit around Small Bodies (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Oki, Yuichi Tsuda, Junichiro Kawaguchi
  • 学会等名: 68th International Astronautical Congress (IAC2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 微小重力天体近傍における宇宙機の軌道・姿勢カップリング運動の安定解 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊地翔太, 津田雄一, 川口淳一郎
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会 第48期定時社員総会および年会講演会
• [学会発表] 小惑星近傍での軌道・姿勢運動のカップリング効果を利用した内力トルクによる安定化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊地 翔太, 津田 雄一, 川口 淳一郎
  • 学会等名: 第61回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 小惑星近傍における準周期的なターミネーター軌道に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大木 優介, 津田 雄一, 川口 淳一郎
  • 学会等名: 第61回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 太陽光圧モデルの不確定性と宇宙機の姿勢制御に与える影響に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柏岡 秀哉, 津田 雄一
  • 学会等名: 第61回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] Hayabusa 2 Extension Plan: Asteroid Selection and Trajectory Design (2016)
  • 著者名/発表者名: Sarli, B.V.,Tsuda, Y.
  • 学会等名: 67th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Guadalajara
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Orbit-attitude Coupled Motion around Small Bodies: Sun-synchronous Orbits with Sun-tracking Attitude Motion (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kikuchi, K. C. Howell, Y. Tsuda, and J. Kawaguchi
  • 学会等名: 67th International Astronautical Congress, Guadalajara, Mexico
  • 発表場所: Guadalajara
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] SRP-Assisted Fuel-Free Sun Tracking and Its Application to Hayabusa2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, Y., Ono, G., Saiki, T., Mimasu, Y., Ogawa, N., Terui, F.
  • 学会等名: AIAA/AAS, Astrodynamics Specialist Conference
  • 発表場所: Long Beach
  • 年月日: 2016-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] Optical Navigation for Asteroid Explorer by use of Virtual Feature Points (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Takao, Yuichi Tsuda, Takanao Saiki, Naoko Ogawa, Fuyuto Terui, and Jun'ichiro Kawaguchi
  • 学会等名: AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • 発表場所: Long Beach
  • 年月日: 2016-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] はやぶさ２スイングバイ時のRW角運動量変化解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉川健人
  • 学会等名: 26th Workshop on JAXA: Astrodynamics and Flight Mechanics
  • 発表場所: Sagamihara
  • 年月日: 2016-07-25
• [学会発表] Study on effect of solar radiation pressure model for Attitude Control (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuya Kashioka
  • 学会等名: 26th Workshop on JAXA: Astrodynamics and Flight Mechanics
  • 発表場所: Sagamihara
  • 年月日: 2016-07-25
• [学会発表] A Study on Orbital Dynamics around an Asteroid in (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oki and Y. Tsuda
  • 学会等名: 26th Workshop on JAXA: Astrodynamics and Flight Mechanics
  • 発表場所: Sagamihara
  • 年月日: 2016-07-25
• [学会発表] Delta-V Assisted Periodic Orbits Around Small Bodies (2016)
  • 著者名/発表者名: Shota Kikuchi, Yuichi Tsuda, and Jun'ichiro Kawaguchi
  • 学会等名: 26th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
  • 発表場所: Napa, USA
  • 年月日: 2016-02-14
  • 国際学会
• [学会発表] Study on Impact Experiment of Hayabusa2 Mission (2016)
  • 著者名/発表者名: Takanao Saiki, Hiroshi Imamura, Yuya Mimasu, Yuichi Tsuda
  • 学会等名: 26th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
  • 発表場所: Napa, USA
  • 年月日: 2016-02-14
  • 国際学会
• [学会発表] 仮想的特徴点を用いた画像処理による小惑星探査機の自己位置推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高尾勇輝，佐伯孝尚，尾川順子，照井冬人，津田雄一
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会 47 期年会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Generalized Attitude Model for Momentum-Biased Solar Sail Spacecraft (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, Y, Kato, T., Shiraishi, M., Matsuoka, M.
  • 学会等名: AAS Astrodynamics Specialist Conference
  • 発表場所: Vail, USA
  • 年月日: 2015-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Nonholonomic Behaviour of Biased-Momentum Asymmetric Spacecraft in Sun-Tracking Motion Using Solar Radiation Pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Akatsuka
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-07-04 – 2015-07-10
• [学会発表] Stabilization Strategy of Delta-V Assisted Periodic Orbits around Asteroids Based on an Augmented Monodromy Matrix (2015)
  • 著者名/発表者名: Shota Kikuchi and Yuichi Tsuda
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-07-04 – 2015-07-10
• [学会発表] Stabilization Strategy of Delta-V Assisted Periodic Orbits around Asteroids Based on an Augmented Monodromy Matrix (2015)
  • 著者名/発表者名: Shota Kikuchi, Yuichi Tsuda
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] Nonholonomic Behaviour of Biased-Momentum Asymmetric Spacecraft in Sun-Tracking Motion Using Solar Radiation Pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Akatsuka
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] インパルスΔVを用いた小惑星周りの準周期軌道の設計手法と安定性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: Shota Kikuchi and Yuichi Tsuda
  • 学会等名: 第 58 回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] Quasi-periodic Orbit Design around an Asteroid Using an Impulsive Delta-V (2014)
  • 著者名/発表者名: Shota Kikuchi and Yuichi Tsuda
  • 学会等名: 65th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Toronto
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [学会発表] Systematic Interpretation of Spacecraft Dynamics Under the Effect of Solar Radiation Pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, Y.
  • 学会等名: 24th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics
  • 発表場所: Sagamihara
  • 年月日: 2014-07-28
• [学会発表] Study on Quasi-periodic Orbits around an Asteroid Using an Impulsive Delta-V (2014)
  • 著者名/発表者名: Shota Kikuchi and Yuichi Tsuda
  • 学会等名: The 24th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics
  • 発表場所: Sagamihara
  • 年月日: 2014-07-28